RU2230181C2

RU2230181C2 - Immersible centrifugal pumping device

Info

Publication number: RU2230181C2
Application number: RU2002122568/03A
Authority: RU
Inventors: О.В. Глазков (RU); О.В. Глазков; Л.В. Прасс (RU); Л.В. Прасс; О.О. Фофанов (RU); О.О. Фофанов
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-06-10
Also published as: RU2002122568A

Abstract

FIELD: oil extracting industry. SUBSTANCE: device has centrifugal pump, wire-wrapped screen and electrical drive, which are mounted under centrifugal pump. Inside perforated branch pipe of wire-wrapped screen a magnetic activator is mounted. It is concurrently a magnetic conductor for this magnetic activator. Also provided is cylindrical cover. Its inner surface forms a radial space together with outer surface. Upper end of cylindrical cover is hermetically fixed to the pump above its receiving portion. Lower end of cover is fixed to lower end of electrical drive. EFFECT: higher reliability of inter-cleaning and inter-maintenance periods operation of pumping devices during intensive oil extraction under complicated conditions. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для повышения надежности работы насосных агрегатов в осложненных условиях: при высоком содержании в скважинной жидкости механических примесей, солей и асфальтосмолопарафиновых веществ (АСПВ), а также при спуске их до зоны перфорации или ниже зоны перфорации в обсадной колонне.The invention relates to the oil industry and can be used to increase the reliability of pumping units in difficult conditions: with a high content of mechanical impurities in the well fluid, salts and asphalt-resin-paraffin substances (ASPV), as well as when lowering them to the perforation zone or below the perforation zone in the casing column.

Известна установка погружного центробежного насоса, включающая центробежный многоступенчатый насос и установленный под ним погружной электродвигатель, причем как насос, так и электродвигатель соединены с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ), на поверхности которых прикреплен бронированный кабель (Молчанов Г. В. и др. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. - М.: Недра, 1984, - c.246-247). Недостатком установки является большой абразивный износ рабочих органов насоса в условиях выноса песка и отложений солей на них, а также недостаточное охлаждение электродвигателя при спуске установки ниже зоны перфорации обсадной колонны скважины.A known installation of a submersible centrifugal pump, including a centrifugal multistage pump and a submersible electric motor mounted under it, both the pump and the electric motor are connected to the tubing string (tubing), on the surface of which an armored cable is attached (G. Molchanov and others. Machines and equipment for oil and gas production. - M .: Nedra, 1984, - p. 246-247). The disadvantage of the installation is the large abrasive wear of the working parts of the pump under the conditions of sand removal and salt deposits on them, as well as insufficient cooling of the electric motor when the installation descends below the perforation zone of the well casing.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является погружная центробежная насосная установка, включающая центробежный насос и установленный под ним проволочный фильтр и электродвигатель (Сидоров Н.А. Бурение и эксплуатация нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1982, с.322-323). Недостатком установки, принятой за прототип, является небольшой межремонтный период, связанный с отложением солей и АСПВ на рабочих органах насоса и недостаточным охлаждением электродвигателя при высокой пластовой температуре.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a submersible centrifugal pump installation, including a centrifugal pump and a wire filter and an electric motor mounted under it (Sidorov N.A. Drilling and operation of oil and gas wells. M .: Nedra, 1982, p. 322-323). The disadvantage of the installation adopted for the prototype is a small overhaul period associated with the deposition of salts and ASW on the working bodies of the pump and insufficient cooling of the electric motor at high reservoir temperature.

Задачей изобретения является увеличение надежности работы межочистного и межремонтного периодов работы погружных центробежных установок при интенсивной добыче нефти в условиях, осложненных отложениями солей и АСПВ, повышенным содержанием газа и механических примесей, высокой пластовой температурой, при глубине спуска до зоны перфорации или ниже зоны перфорации скважины. Технический результат заключается в комплексной защите погружной центробежной установки: снижении скорости образования отложений солей и АСПВ на рабочих органах насосных установок, уменьшении абразивного износа насосного агрегата из-за выноса механических примесей (песка), интенсификации охлаждения электродвигателя при высокой пластовой температуре и повышенном газосодержании в пластовой жидкости, уменьшении газосодержания на приеме насоса за счет натуральной сепарации, а также обеспечении возможности эксплуатации установки при глубине спуска ниже зоны перфорации. Указанный технический результат достигается тем, что известная погружная центробежная насосная установка, включающая центробежный насос, проволочный фильтр и электродвигатель, установленные под центробежным насосом, дополнительно снабжена магнитоактиватором, установленным внутри перфорированного патрубка проволочного фильтра, являющегося одновременно магнитопроводом магнитоактиватора, и цилиндрическим кожухом, установленным коаксиально относительно насоса и электродвигателя, образующим радиальный зазор. Причем верхний конец цилиндрического кожуха герметично прикреплен к насосу выше его приемной части, а нижний конец кожуха прикреплен к нижнему торцу электродвигателя при помощи монтажного патрубка и муфты. Проволочный фильтр установлен под электродвигателем и соединен муфтой и монтажным патрубком с нижней торцевой частью электродвигателя. Магнитоактиватор, размещенный внутри перфорированного патрубка проволочного фильтра, уменьшает отложение солей и АСПВ на поверхности рабочих органов насоса, не увеличивая суммарной длины насосной установки, что имеет существенное значение при большой кривизне скважины. Магнитоактиватор выполнен в виде цилиндрического стержня с установленными внутри постоянными термостойкими магнитами, обеспечивающими заданный режим магнитной обработки перекачиваемой пластовой жидкости. Магнитоактиватор устанавливают соосно с перфорированным патрубком проволочного фильтра при помощи центраторов и муфты, соединяющей перфорированный и монтажный патрубки, причем перфорированный патрубок фильтра является одновременно и магнитопроводом магнитоактиватора.The objective of the invention is to increase the reliability of the inter-cleanup and overhaul periods of submersible centrifugal installations during intensive oil production under conditions complicated by salt and ASWA deposits, high gas and solids content, high formation temperature, at a descent depth to the perforation zone or below the well perforation zone. The technical result consists in comprehensive protection of a submersible centrifugal installation: reducing the rate of formation of deposits of salts and ASWA on the working bodies of pumping units, reducing abrasive wear of the pump unit due to the removal of mechanical impurities (sand), the intensification of cooling of the electric motor at high reservoir temperature and increased gas content in the reservoir liquids, reduction of gas content at the pump intake due to natural separation, as well as providing the possibility of operation of the installation at depth of descent below the perforation zone. The specified technical result is achieved by the fact that the known submersible centrifugal pump installation, including a centrifugal pump, a wire filter and an electric motor installed under the centrifugal pump, is additionally equipped with a magnetic activator installed inside the perforated nozzle of the wire filter, which is also the magnetic core of the magnetic activator, and a cylindrical casing mounted coaxially relative to pump and motor forming a radial clearance. Moreover, the upper end of the cylindrical casing is hermetically attached to the pump above its receiving part, and the lower end of the casing is attached to the lower end of the electric motor using the mounting pipe and coupling. A wire filter is installed under the electric motor and is connected by a coupling and an assembly pipe to the lower end part of the electric motor. A magnetoactivator located inside a perforated branch pipe of a wire filter reduces the deposition of salts and ASAW on the surface of the working bodies of the pump without increasing the total length of the pump unit, which is essential for a large well curvature. The magnetoactivator is made in the form of a cylindrical rod with permanent heat-resistant magnets installed inside, providing a given mode of magnetic treatment of the pumped formation fluid. The magnetoactivator is installed coaxially with the perforated pipe of the wire filter using centralizers and a coupling connecting the perforated and mounting pipes, and the perforated filter pipe is also the magnetic core of the magnetic activator.

Размещение цилиндрического кожуха коаксиально относительно электродвигателя и центробежного насоса, образующее между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью электродвигателя радиальный зазор, и герметизация его верхнего конца обеспечивают а) натуральную сепарацию песка и свободного газа от пластовой жидкости при спуске установки ниже зоны перфорации; б) очистку всего объема скважинной жидкости от песка и ее магнитную обработку; в) интенсивное охлаждение электродвигателя в условиях повышенного газового содержания и высокой температуры пластовой жидкости. Герметичность кожуха обеспечивают при помощи хомута или специального фланца.The placement of the cylindrical casing is coaxial relative to the electric motor and the centrifugal pump, forming a radial clearance between the inner surface of the casing and the outer surface of the electric motor and sealing of its upper end provides a) natural separation of sand and free gas from the formation fluid when the unit is lowered below the perforation zone; b) cleaning the entire volume of the well fluid from sand and its magnetic treatment; c) intensive cooling of the electric motor in conditions of high gas content and high temperature of the reservoir fluid. The tightness of the casing is provided with a clamp or a special flange.

Проволочный фильтр установлен под электродвигателем и соединен муфтой и монтажным патрубком с нижней торцевой частью электродвигателя. На фиг.1 и 2 приведены варианты размещения погружной центробежной насосной установки в скважине. Фиг.1 - погружная центробежная насосная установка, размещенная в скважине выше зоны перфорации; фиг.2 - погружная центробежная насосная установка, размещенная в скважине ниже зоны перфорации.A wire filter is installed under the electric motor and is connected by a coupling and an assembly pipe to the lower end part of the electric motor. Figure 1 and 2 shows the placement options of a submersible centrifugal pump installation in the well. Figure 1 - submersible centrifugal pumping unit located in the well above the perforation zone; figure 2 - a submersible centrifugal pump installation located in the well below the perforation zone.

Погружная центробежная насосная установка (фиг.1 и фиг.2) содержит центробежный насос 1, установленный на нижнем конце насосно-компрессорных труб 2. Под насосом 1 установлен электродвигатель 3 и проволочный фильтр 4, прикрепленный при помощи муфты 5 и монтажного патрубка 6 к нижнему торцу электродвигателя 3. Монтажный патрубок 6 выполнен с прямоугольными перепускными для скважинной жидкости окнами 7. Цилиндрический кожух 8 установлен относительно центробежного насоса 1 и электродвигателя 3 коаксиально, верхний конец кожуха герметично соединен с центробежным насосом 1, при этом приемная часть 9 центробежного насоса 1 расположена под кожухом 8. Герметичность обеспечивают при помощи хомута 10 или специального фланца (на чертеже не показан). Нижний конец цилиндрического кожуха 8 присоединен к монтажному патрубку 6 при помощи хомута 11. Магнитоактиватор 12, выполненный на постоянных магнитах, установлен внутри перфорированного патрубка 13 проволочного фильтра 4 при помощи центраторов 14 и муфты 5. Проволока 15 фильтра 4 имеет в сечении форму трапеции, что обеспечивает достаточно большой межочистной период и качественную очистку при обратной циркуляции жидкости. Проволочный фильтр 4 снабжен коническим наконечником 16, обеспечивающим надежный спуск насосной установки в скважину. Установка магнитоактиватора 12 внутри перфорированного патрубка 13 проволочного фильтра 4 сокращает общую длину насосной установки, что имеет существенное значение при большой кривизне скважины. Рабочий зазор 17 магнитоактиватора 12 образован между наружной поверхностью магнитоактиватора 12 и внутренней поверхностью перфорированного патрубка 13. Радиальный зазор 18 образован между наружной поверхностью электродвигателя 3 и внутренней поверхностью кожуха 8.Submersible centrifugal pumping unit (Fig. 1 and Fig. 2) contains a centrifugal pump 1 mounted on the lower end of the tubing 2. Under the pump 1 there is an electric motor 3 and a wire filter 4 attached by means of a coupling 5 and a mounting pipe 6 to the lower the end face of the electric motor 3. The mounting nozzle 6 is made with rectangular windows 7. For cylindrical casing 8 is mounted relative to the centrifugal pump 1 and the electric motor 3 coaxially, the upper end of the casing is hermetically connected with a centrifugal pump 1, while the receiving part 9 of the centrifugal pump 1 is located under the casing 8. The tightness is ensured by a clamp 10 or a special flange (not shown in the drawing). The lower end of the cylindrical casing 8 is connected to the mounting pipe 6 by means of a clamp 11. A magnetoactivator 12, made with permanent magnets, is installed inside the perforated pipe 13 of the wire filter 4 by means of centralizers 14 and the sleeve 5. The wire 15 of the filter 4 has a trapezoidal cross-section, which provides a sufficiently large inter-cleaning period and high-quality cleaning during reverse fluid circulation. The wire filter 4 is equipped with a conical tip 16, which ensures reliable descent of the pumping unit into the well. The installation of the magnetoactivator 12 inside the perforated pipe 13 of the wire filter 4 reduces the total length of the pump installation, which is essential for large curvature of the well. A working gap 17 of the magnetoactivator 12 is formed between the outer surface of the magnetoactivator 12 and the inner surface of the perforated nozzle 13. A radial gap 18 is formed between the outer surface of the motor 3 and the inner surface of the casing 8.

В зависимости от режима работы насосную установку спускают в скважину выше зоны перфорации 19 обсадной колонны фиг.1 или ниже зоны перфорации 19 обсадной колонны 20 фиг.2. Установка работает следующим образом. При спуске ее выше зоны перфорации (фиг.1) и работе электродвигателя 3 и насоса 1 скважинная жидкость поднимается вверх по обсадной колонне 20, проходит через межвитковые щели перфорированной проволоки 15, где очищается от песка и механических примесей, через отверстия перфорированного патрубка 13, попадает в рабочий зазор 17 магнитоактиватора 12. При этом происходит магнитная обработка скважинной жидкости, приводящая в дальнейшем к уменьшению отложений солей и АСПВ на поверхности рабочих колес насоса 1 (на чертеже не показано). Далее скважинная жидкость через прямоугольные окна 7 монтажного патрубка 3, радиальный зазор 18 между цилиндрическим кожухом 8 и электродвигателем 3 поступает в приемную часть 9 насоса 1. При спуске установки ниже зоны перфорации 19 (фиг.2) скважинная жидкость на вход проволочного фильтра поступает сверху, минуя входную часть 9 насоса 3 и проходя дальше тот же канал, как и при установке насоса выше зоны перфорации 19. Благодаря наличию цилиндрического кожуха 8 возрастает скорость движения жидкости, охлаждающая электродвигатель 3, увеличивая его межремонтный период. Изменение направления движения пластовой жидкости на 180° в поле сил тяжести приводит к натуральной сепарации свободного газа и песка на участке между зоной перфорации и входом в фильтр.Depending on the operating mode, the pump unit is lowered into the well above the perforation zone 19 of the casing string of FIG. 1 or below the perforation zone 19 of the casing string 20 of FIG. 2. Installation works as follows. When lowering it above the perforation zone (Fig. 1) and the operation of the electric motor 3 and pump 1, the borehole fluid rises up the casing 20, passes through the inter-turn slots of the perforated wire 15, where it is cleaned of sand and solids, through the holes of the perforated pipe 13, into the working gap 17 of the magnetoactivator 12. In this case, the magnetic treatment of the borehole fluid occurs, further leading to a decrease in the deposits of salts and ASWA on the surface of the impellers of the pump 1 (not shown). Next, the borehole fluid through the rectangular windows 7 of the mounting pipe 3, the radial gap 18 between the cylindrical casing 8 and the electric motor 3 enters the receiving part 9 of the pump 1. When you lower the installation below the perforation zone 19 (figure 2), the borehole fluid enters the wire filter inlet from above, bypassing the inlet part 9 of the pump 3 and passing further the same channel as when installing the pump above the perforation zone 19. Due to the presence of a cylindrical casing 8, the fluid velocity increases, cooling the electric motor 3, increasing its m zhremontny period. A change in the direction of movement of the reservoir fluid by 180 ° in the field of gravity leads to the natural separation of free gas and sand in the area between the perforation zone and the entrance to the filter.

Таким образом, погружная центробежная насосная установка, снабженная магнитоактиватором, размещенным внутри перфорированного патрубка проволочного типа, и цилиндрическим кожухом, установленным коаксиально относительно электродвигателя и насоса, предназначена для использования в нефтедобывающей промышленности. Для заявленной погружной центробежной насосной установки подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.Thus, a submersible centrifugal pumping unit equipped with a magnetoactivator located inside a perforated wire-type nozzle and a cylindrical casing mounted coaxially relative to the electric motor and pump, is intended for use in the oil industry. For the claimed submersible centrifugal pumping unit, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed.

Преимущество изобретения состоит в том, что повышается межремонтный и межочистной период установки путем уменьшения солевых и асфальтосмолопарафиновых отложений на рабочих органах насоса; повышается надежность работы насосной установки в условиях добычи нефти, осложненных большим содержанием песка, солей и АСПВ в скважинной жидкости, повышенным газосодержанием, а также при спуске насосной установки ниже зоны перфорации обсадной колонны.An advantage of the invention is that the overhaul and inter-treatment period of the installation is increased by reducing salt and asphalt-resin-paraffin deposits on the working bodies of the pump; increases the reliability of the pump installation in oil production conditions complicated by the high content of sand, salts and ASW in the well fluid, increased gas content, as well as when the pump installation descends below the casing perforation zone.

Claims

1. Submersible centrifugal pump installation, including a centrifugal pump, a wire filter and an electric motor installed under the centrifugal pump, characterized in that it is equipped with a magnetoactivator installed inside the perforated nozzle of the wire filter, which is both the magnetic core of the magnetic activator, and a cylindrical casing, the inner surface of which forms with the outer surface of the motor radial clearance, while the upper end of the cylindrical casing is hermetically attached n to the pump above its receiving part, and the lower end is attached to the lower end of the electric motor.

2. Submersible centrifugal pumping unit according to claim 1, characterized in that the lower end of the cylindrical casing is attached to the electric motor by means of a mounting pipe and coupling.

3. Submersible centrifugal pump installation according to claim 1, characterized in that the wire filter is installed under the electric motor.